随着我国高速公路的发展，特殊路基地段处理问题日益突出，特别是软土地基，路基高填方带来的工后沉降问题是个难题。传统材料施工工期长，路堤放坡占地广，工程成本大。同时由于高填方路段，填筑方量多，极大的增加了土体附加应力，对工后沉降影响很大，容易引起道路开裂及边坡坍塌等。因此需要引进一种新型材料来代替传统填土材料，泡沫轻质土这一新型材料的应用能很好的解决以上问题，施工质量有保证，能产生较大的经济效益和社会效益。

1 材料简介及其特性

泡沫轻质土是用生产设备将发泡剂水溶液加工成泡沫，与水泥基胶凝材料及可选组分集料、掺合料、添加剂等制备的水泥浆按照一定的比例充分混合均匀，浇筑硬化后形成的一种轻质材料。1980年末，日本逐渐在工程领域使用泡沫轻质土技术，我国于2002年引进并发展了泡沫轻质土技术。目前广泛应用于路基填方，减载换填，桥背回填，软基处理等工程。

它具有以下特性。

(1)轻质性。泡沫轻质土常用的施工湿容重为5～6kN/m3，泡沫轻质土内均匀分布着许多独立闭合的胶质气泡，气泡之间互不通水，通过调整气泡率来达到相应的设计要求。

(2)强度可调节性。泡沫轻质土的湿密度决定了其强度，通过改变轻质土内各种成分的比例，其强度可在0.3～5MPa的范围内调整。

(3)高流动性。泡沫轻质土不含混凝土的粗骨料，具有良好的流动性，采用标准方法测得的流值为180～200mm，采用管道泵送，最大输送距离可达500m。浇筑在指定的区域可实现自流平，不需搅拌振捣。

(4)固化自立性。泡沫轻质土作为水泥类材料，在浇筑后4h后就会开始固化自立。固化后对挡土结构物几乎没有推挤力，可垂直填筑。

(5)耐久性。相比其他高分子材料，其耐久、耐热及抗油污性强。与普通混凝土材料相似，有良好的冻融循环及耐疲劳特性。

2 工程应用

柳南高速公路改扩建12标高填方段(K1417+750－970、K1418+030－260右幅)采用泡沫轻质土技术填筑，该段纵坡抬高达20m，路面加宽约21m。预计填筑量达20几万方。

2.1 配合比设计

考虑到填筑高度较大，为增强路基整体稳定性，该路段泡沫轻质土28d抗压强度qc要高于规范要求:按照28d抗压强度qc≥1.2MPa进行施工，其中7d抗压强度要求≥0.6MPa；流值大小为170～190mm。为了选取最优配合比，分别设计D550、D600、D650，3种不同湿密度的配合比进行试验，选择出符合要求的泡沫轻质土配合比，各组分参数表1。

2.1.1 泡沫量取

泡沫原材料选SＲ－1601型发泡剂进行发泡制取，按规范将发泡剂用水稀释60倍成发泡液，连接好发泡机与空压机，通过调节发泡机流量与气压大小得到符合要求的致密的泡沫群。要求泡沫密度为40～60g/L。制样时，每升泡沫都要先进行称量，再量取合格的泡沫倒入拌好的水泥浆中，不合格泡沫倒掉重新取样，严禁在拌合桶内加入不符合要求的泡沫，泡沫密度检验如图1所示。

2.1.2 试样流值检测

泡沫轻质土的流值大小对现场施工有很大影响，流值过大对机械要求高，容易出现泵送不连贯问题，对机械磨损大，流值过小，浇筑面上的泡沫轻质土不易流动摊平，堆积一处引起消泡，降低了施工质量。对3种不同配合比的泡沫轻质土浆料进行流值检测，检测主要工具有:①流值筒:净高80mm，内径80mm，筒壁厚2mm；②平板:厚度25px，边长750px。将流值筒固定在平板中间处，取试样倒入桶内，并沿筒口刮平，提起筒静置1min，用游标卡尺测量平板上的圆饼直径，沿相互垂直的两个方向分别测量，取其算术平均值作为本次流值，检测结果如表2。流值检测见图2。

从表2可知，影响试样流值的主要因素为泡沫的掺量。配合比气泡率大的D500配合比，泡沫掺量多，流值小。反之，随着泡沫量的减少流值依次加大。

2.1.3 试件制作及结果分析

按配合比及相应要求分别制作3种试样，各试样分别浇筑2组强度试件，每组3个试块，试块大小为100mm×100mm×100mm。分别将两组试件养护7d、28d，对养护完成的试件进行强度测试，取平均值。测试结果如表3所示。

由试验结果可知，在各配合比各原材料及泡沫质量满足要求的情况下，流值符合本工程设计要求的配合比有D600和D650两种；强度符合的只有D650。故此工程施工配合比选取为D650。

通过配合比的设计可知，同等养护条件下，影响泡沫轻质土强度的主要因素有泡沫与水泥的掺量。水泥含量少，泡沫含量多的配合比，流值小，强度低，湿密度小。反之，水泥含量大，泡沫含量少的配合比，流值大，强度高，湿密度大。因此，可参考此规律调整各成分含量得到所需要的配合比。

2.2 施工工艺流程

图3为泡沫轻质土制备流程，一方面由搅拌站按比例将水与水泥制备成水泥浆液，另一方面由广东盛瑞科技股份有限公司的轻质制备站进行泡沫群的制作与混合均匀，最后形成管道输送的泡沫轻质土。

2.3 施工场地准备及相关控制指标

(1)为了增强路基的整体稳定性，使得现浇轻质土路基与老路基更好的结合，将老路基进行平台开挖，将浇筑区域开挖成阶梯状，并在相应位置设置大平台。由于填筑高度较大，在最外围浇筑一道混凝土挡墙，厚度为500px，当浇筑到大平台位置时，需要铺设一层钢丝网，并用U型钢筋锚固好，再进行后继的施工，增加路基的抗倾覆、抗滑移性能。

(2)为了提高浇筑质量，保证轻质土路基的强度，对浇筑场地进行分区分块处理，每个浇筑面不大于400m2，每20m设置一道沉降缝，沉降缝可使用夹板或泡沫板。各个浇筑区，利用模板隔开，模板之间要保证接触紧密，并用木方与铁丝固定好，每层浇筑高度控制在0.3～1m之间。施工时，间隔一个分区浇筑，待轻质土初凝自立后，拆除模板收好再进行中间区域的施工，保证模板的重复利用，节约成本。现场施工人员浇筑的同时，要观察模板支撑情况，防止出现漏浆、模板垮塌等情况的发生。

(3)泡沫轻质土遇水会引起消泡，严重影响工程质量，在大雨天通常不施工。在施工前需要保证浇筑面内无积水、无杂物，在底层工作面浇筑前应先在底表铺设一层碎石层，并在上面铺设土工布，避免基坑积水，保证施工质量。

(4)现场施工过程中，需要对泡沫轻质土的相关指标进行检测，来保证施工质量。每班测其湿密度6次，流值2次。湿密度用1L的量杯现场取样称量；流值测量饼状型最大直径及其垂直方向直径，取两者平均值为结果，要求湿密度测定值为650±3%g/L，流值取值范围170～190mm。

3 结语

泡沫轻质土较常规填土材料有更高的强度，耐久性。利用其流动性对大通过软管浇筑施工，无需振捣，施工方便，能够极大的缩短工期，它的固化自立特性使其施工面的要求大大的减小，解决了高填方路基常规填土放坡难，征地成本高等问题。对于高填方路基，填筑土方量大对原有路基带来的附加应力增大，容易引起老路沉降的问题，其轻质特性针对性的解决了这一难点，保证了路基工后沉降满足设计规范要求。

泡沫轻质土的施工质量受泡沫消泡的影响较大，施工过程中需要实时关注消泡问题，当发现消泡严重时，需停止施工，查明消泡原因，解决问题后方能继续施工；下雨会对施工质量产生不良影响，因此浇筑前要注意天气变化，大雨天不宜浇筑。

泡沫轻质土作为土建行业的一种新型材料，在路基填筑方面能够弥补目前许多常规做法的不足，特别是涉及到路基深处存在软基、管线回填、桥背回填等方面能很好的发挥其优势，值得推广使用。

文章作者：黄小波，陈忠平 (广州大学)

文章来源：《低温建筑技术》

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